Një shpërndarje uniforme e CNT-ve në bojërat e printueshme 3D mund të përmirësojë vetitë e bojës dhe të mundësojë aplikime të reja në fusha të ndryshme. Ultratingulli i tipit sonda është një teknikë shpërndarëse shumë e besueshme për të prodhuar nanosuspensione të qëndrueshme të CNT-ve në polimere.

Shpërndarje efikase dhe e qëndrueshme CNT në polimere për shkak të sonikimit

Nanotubat e karbonit (CNT) shpesh shpërndahen në vajra silikoni për aplikime të ndryshme për shkak të vetive të tyre unike. Shpërndarja e CNT-ve në vajrat e silikonit mund të përmirësojë vetitë mekanike, termike dhe elektrike të materialeve që rezultojnë. Një aplikim i tillë është fabrikimi i polimerëve të dopuar me CNT për bojëra përçuese të printueshme 3D, p.sh., për prodhimin e aditivëve me bazë bio të sensorëve të prekshëm, skelave të rigjenerimit të indeve specifike për pacientin dhe elektrodave fleksibël të EKG dhe EEG.
Përveç kësaj, CNT-të e shpërndara në vajra silikoni mund të përdoren si bojëra përcjellëse në pajisjet elektronike, si ekranet fleksibël dhe sensorët. CNT-të veprojnë si rrugë përçuese, duke lejuar rrjedhën e rrymës elektrike.

Avantazhet e dispersionit tejzanor CNT/polimer

Ultratingulli është një teknikë shumë efikase e shpërndarjes, e cila vjen me disa përfitime. Përparësitë e shpërndarjes tejzanor të nanotubave të karbonit (CNT) në polimere përfshijnë:

Protokolli i Përgjithshëm për prodhimin me ultratinguj të përbërjeve CNT/PDMS

Ultratingulli përdoret për shpërndarjen e materialeve të shumta me madhësi nano në polimere. Një aplikim specifik dhe i përdorur zakonisht është shpërndarja e nanotubave të karbonit (CNTs) në dimetilpolisiloksan (PDMS) duke përdorur sonikacion të tipit sondë. Për të shpërndarë CNT-të në matricën PDMS, ultratingulli i fuqisë dhe efektet rezultuese të kavitacionit akustik përdoren për të shkëputur nanotubat dhe për t'i përzier ato në mënyrë uniforme në një nanosuspension. Sonicizimi i tipit sondë është një metodë e fuqishme për shpërndarjen e CNT-ve për shkak të aftësisë së saj për të gjeneruar forca intensive të kavitacionit që mund të thyejnë dhe shpërndajnë në mënyrë efektive CNT-të e grumbulluara.
Shpërndarja me ultratinguj është një hap i thjeshtë përpunimi që nuk kërkon trajtim specifik para ose pas. Vetë pajisjet tejzanor janë të sigurta dhe të lehta për t'u përdorur.
Procesi i shpërndarjes duke përdorur sonikacion të tipit sonda zakonisht përfshin hapat e mëposhtëm:

1. Përgatitja e përzierjes CNT-PDMS: Një sasi e paracaktuar e CNT-ve shtohet në matricën PDMS dhe përzihet paraprakisht duke përdorur trazues mekanik. Është interesante se duke para-shpërndarë CNT-të në një tretës, përçueshmëria elektrike mund të rritet. Rezultatet më të mira arrihen nga tetrahidrofurani (THF), acetoni ose kloroformi (të renditura sipas rezultateve më të mira).
2. Sonicizimi i tipit të sondës: Përzierja i nënshtrohet sonikimit të llojit të sondës duke përdorur një sondë tejzanor me intensitet të lartë që gjeneron valë ultratinguj me një frekuencë tipike prej përafërsisht. 20 kHz. Në varësi të vëllimit dhe formulimit, sonikimi zakonisht kryhet për disa minuta për të siguruar shpërndarje të plotë të CNT-ve.
3. Monitorimi i shpërndarjes: Dispersioni i CNT-ve monitorohet duke përdorur teknika të tilla si mikroskopi elektronik skanues (SEM), mikroskopi elektronik i transmisionit (TEM) ose spektroskopia UV-Vis. Këto teknika mund të përdoren për të vizualizuar shpërndarjen e CNT-ve brenda matricës PDMS dhe për të siguruar që CNT-të të shpërndahen në mënyrë uniforme.

Si përmbledhje, sonikimi i llojit të sondës është një metodë e fuqishme për shpërndarjen e CNT-ve në polimere të tilla si PDMS për shkak të aftësisë së saj për të gjeneruar forca intensive të kavitacionit që mund të thyejnë dhe shpërndajnë në mënyrë efektive CNT-të e grumbulluara.

Raste studimore të fabrikimit tejzanor të përbërjeve CNT/polimer

Shpërndarja e nanotubave dhe nanomaterialeve të tjera me bazë karboni duke përdorur ultratinguj të tipit sonda është hulumtuar gjerësisht dhe më pas është zbatuar në prodhimin industrial. Më poshtë, ne paraqesim disa studime kërkimore, të cilat demonstrojnë efikasitetin e jashtëzakonshëm të shpërndarjes së nanotubave tejzanor.

Shpërndarja tejzanor e CNT-ve në PDMS për sensorë të veshur

Del Bosque etj. (2022) krahasoi bluarjen me tre rrotullime dhe sonikimin për efektivitetin e tyre të shpërndarjes së CNT. Analiza e procedurës së shpërndarjes së nanogrimcave në matricën e polimerit tregon se teknika e ultrazërit siguron një ndjeshmëri më të lartë elektrike në krahasim me bluarjen me tre rrotullime për shkak të homogjenitetit më të lartë të shpërndarjes së CNT-së të shkaktuar nga forcat e kavitacionit. Duke testuar ngarkesa të ndryshme CNT, pragu i depërtimit të sistemit CNT-PDMS, domethënë përmbajtja kritike e CNT-së në të cilën bëhet përçues elektrik, u zbulua se ishte 0,4 wt% CNT. Nanotubat e karbonit me shumë mure (MWCNTs) u shpërndanë me anë të ultrazërit duke përdorur ultrasonikatorin Hielscher UP400ST (shih figurën majtas) me cikle pulsi 0,5 dhe amplitudë 50% për 2 orë. Efektet e shpërndarjes tejzanor gjatë rrjedhës së kohës së sonikimit tregohen në foton më poshtë.
Bazuar në këtë analizë, kushtet optimale për prodhimin e sensorëve të veshur u zgjodhën si 0.4 wt.% CNT me anë të një procesi ultratingulli. Në këtë drejtim, një analizë e përgjigjes elektrike nën ciklet e njëpasnjëshme të ngarkesës tregoi një qëndrueshmëri të lartë të sensorëve të zhvilluar, pa asnjë prani dëmtimi në sforcim 2%, 5% dhe 10%, gjë që i bën këta sensorë të besueshëm për monitorimin e sforcimit mesatar.

Shpërndarja tejzanor e MWCNT-ve në PDMS duke përdorur aparatin ultratingullor UP400St në kohë të ndryshme sonikimi.
(Studimi dhe imazhi: ©del Bosque et al., 2022)

Pajisje të shpërndarjes tejzanor me performancë të lartë për nanokompozitët CNT/polimer

Hielscher Ultrasonics prodhon sonda ultratinguj me fuqi të lartë për aplikime kërkuese për shpërndarje në laborator, stol dhe industri. Dispersuesit Hielscher Ultrasonics ofrojnë homogjenizim dhe shpërndarje efikase dhe precize të nanomaterialeve në tretës, polimere dhe përbërës.
Me teknologjinë e tyre të avancuar ultrasonike, këta shpërndarës ofrojnë një zgjidhje të shpejtë dhe të lehtë për arritjen e shpërndarjes uniforme të madhësisë së grimcave, dispersioneve të qëndrueshme dhe/ose funksionalizimit të nanogrimcave.
Duke reduktuar kohën e përpunimit dhe duke minimizuar konsumin e energjisë, shpërndarësit e sondave tejzanor mund të përmirësojnë produktivitetin dhe të ulin kostot operacionale për bizneset në një sërë industrish.
Ultrasonikët Hielscher gjithashtu mund të personalizohen për t'iu përshtatur kërkesave specifike, me opsione për një sërë madhësish të sondës, brirëve përforcues, niveleve të fuqisë dhe qelizave rrjedhëse, duke i bërë ato të gjithanshme dhe të adaptueshme për nano-formulime dhe vëllime të ndryshme.
Në përgjithësi, shpërndarësit e sondës tejzanor janë një investim i shkëlqyeshëm për laboratorët dhe industritë që kërkojnë të optimizojnë rrjedhat e punës së tyre të përpunimit të nanomaterialeve dhe të arrijnë rezultate të qëndrueshme dhe të besueshme.

Dizajn, Prodhim dhe Konsulencë – Cilësi e prodhuar në Gjermani

Ultrasonikët Hielscher janë të njohur për cilësinë e tyre më të lartë dhe standardet e dizajnit. Fortësia dhe funksionimi i lehtë lejojnë integrimin e qetë të ultrasonikëve tanë në objektet industriale. Kushtet e vështira dhe mjediset kërkuese trajtohen me besueshmëri nga ultrasonikët Hielscher.

Hielscher Ultrasonics është një kompani e certifikuar ISO dhe i kushton theks të veçantë ultratingujve me performancë të lartë që paraqesin teknologjinë më të fundit dhe lehtësinë ndaj përdorimit. Sigurisht, ultrasonikët Hielscher janë në përputhje me CE dhe plotësojnë kërkesat e UL, CSA dhe RoHs.

Tabela më poshtë ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonicators tonë: